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1、上 海纺织科技 S H A N G H A I T E X T I L E S C IE N C E&TEC H N O L O G Y 兰 里 堡!旦：蔓呈 三 鲞：蔓!塑 v 0 f 3 7 0 1 2 0 0 9 6 I 研究报告 涂覆法制备电磁波屏蔽织物的研究 陈 颖，高绪珊，童俨，袁翠萍(北京服装学院，北京 1 0 0 0 2 9)摘要：将镍粉、助剂与高分子胶黏剂混合，制得屏蔽涂料，采用涂覆的方法得到电磁波屏蔽织物。讨论了镍粉质量份数和助 剂 A、B、C的质量份数对涂料导电性能的影响，通过表面电阻率测试以及屏蔽效能测试结果选取最佳屏蔽涂层配方。结果表明镍粉的质量百分比为7 0 体积百
2、分比为 1 9 1 时导电性能优异，含有质量百分比为 1 2 助剂 C的双面屏 蔽涂层织物屏蔽效能最优，在 3 01 5 0 0 MH z 范围内可以保持在6 2 0 4 7 1 d B，织物的手感柔软。关键词：纺织品；涂覆；电磁屏蔽；表面电阻率 中图分类号：T S 1 0 6 6 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 1 2 o 4 4(2 0 0 9)0 1 0 0 0 6 0 2 St ud y o n pr e p a r a t i o n o f e l e c t r o ma g ne tic s h i e l d i n g f a br i c s by c o a t
3、i ng pr o c e s s CHEN Yi n gGAO Xu s h a n，T0NG Ya n，YUAN Cu i p i n g (B e i j i n g I n s t i t u t e o f C l o t h i n g T e c h o n o l o g y，B e ij i n g 1 0 0 0 2 9，C h i n a)Ab s t r a c t：Mi x e d n i c k e l p o w d e r，a s s i s t a n t s w i t h pol y me r a d h e s i v e s，s h i e l d i
4、 n g c o a t i n g s we r e p r e p a r e d C o a t i n g me t h o d i s u s e d i n e l e c t r o-ma g n e t i c s h i e l d i n g f a b ric T I le i n flu e n c e s o f nic k e l p o w d e r q u a l i t y s c o r e a n d t h e a s s i s t a n t A，B，C q u a l i t y s c o r e o n t h e n i c k e l c
5、 o a ti n g e l e c t ri c c o n d u c fi v i w e r e d i s c u s s e d T h r o u g h s u p e r fi c i al r e s i s t i v i t y t e s t a n d s h i e l d i n g e ff e e t i v e t e s t，t h e b e s t e l e c t r o ma g n e t i c s h i e l d i n g f o r mu l a we r e o b t a i n e d T h e res u l t s
6、s h o w t h a t t l e b e s t q u a l i t y s c o r e fo r n i c k e l p o w d e r i S 7 0(v o l u me s c o r e i S l 9 1 )，a s s i s t ant C q u a l i t y s c o r e i s 1 2 an d t h e s h i e l d i n g f a b ri c w h i c h h a s t w os i d e d s h i e l d i n g c o a t i n g s h a s t h e be s t s
7、h i e l d i n g e ff e c t i v e，f r o m 6 2 0 d B t o 4 7 1 d B a t t h e r a n g e 0 f 3 O MHz t o 1 5 0 0 MHz Th e f ab ric h a s a s o f t h a n d f e e l i n g a n d h as i n d u s t r i ali z a t i o n p r o s p e c t s K e y wo r ds：t e x t i l e s；c o a t i n g；e l e c t r o ma g n e t i c s
8、 hi e l d i n g；s u p e r fic i a l r e s i s t i v i t y 电磁波屏蔽材料 已经成为当今材料科学的一个重 要领域。采用金属纤维混纺、化学镀金属等方法制备 的屏蔽织物生产工艺复杂，屏蔽效能不高0 ；而采用 聚苯胺等高分子导电聚合物制备屏蔽织物不仅成形困 难，而且对人体有害。采用涂覆工艺，以纯棉织物为基 布制得双面电磁屏蔽涂层织物，电磁波屏蔽效能可达 到 4 7 1 6 2 d B，而且 织物手感柔软，生产工艺简单，符合生态环保要求，有发展前景。l 实验 1 1 原 料 高分子胶黏剂(市售)，镍粉(市售)，分散剂：助剂 A、助剂 B、助剂 C
9、(均为市售)，纯棉织物(市售)，蒸馏 水(自制)。1 2 屏蔽涂层的制备 按照配方，称取一定量的助剂，置 于烧杯 中，用蒸 馏水将 其溶解。待完 全溶解后 加入镍粉，超声震荡 2 0 m i n 后加入高分子胶黏剂，搅拌 1 0 m i n，待用。将纯 棉织物按一定的尺寸剪成方形，经洗涤烘干后，把配置 好的涂料涂覆在织物上。收稿 日期：2 0 0 8 0 7 0 8 作者简介：陈颖(1 9 8 4 一)，女，河北唐山人，在读硕士研究生，主要从事 导电屏蔽纤维与织物 的研究。1 3测试 采用 E S T 1 2 1型数字超高电阻仪测试样品的表面 电阻率，采用 中华人民共和国电子行业军用标准，由中
10、 国电子技术标准化研究所测试样品的屏蔽性能。2 结果与讨论 2 1 涂料中镍粉含量对导电性能的影响 将不同含量的镍粉与高分子胶黏剂混合制成涂料，分别涂于织物表面，涂层的表面电阻率如图 1 所示。图 1 涂料 中镍粉含量与涂层表 面电阻率的关系 镍粉质量百分数为 5 0 6 0 时，镍涂层的表面 电阻率迅速下降；大于 6 0 时，涂层的表面电阻率下 降较为平缓。因此可确定镍粉的导 电渗流阀值为 6 0。在制备涂料时，只有涂料 中镍粉含量大于其导 电渗流阀值，才能保证涂层 的导电通路。当镍粉含量 为7 0 时，表面电阻率显著下降，由于随着涂料中镍 粉含量的增加，高分子黏合剂的含量减少，使得涂料的
11、兰 !旦：蔓 堂：蔓 塑 V O I 3 7 N o 1 2 0 O 9 S H A N G H A i T E X T IL ES C IE N C E&TEC H N O L O G Y 上海纺织科技 l 研究报告 l 7 黏结性能下降，导电颗粒黏结不牢，容易脱落，因此本 实验选 取 的镍 粉 质 量 百 分 数 为 7 0 ，体积 份 数 为 1 9 1 。2 2 助剂 A对涂层导电性能的影响 在镍粉(质量百分数为7 0)与高分子胶黏剂混 合而成的涂料中添加不 同质量份数 的助剂 A，分别涂 覆织物表面，涂层表面电阻率如图2 所示。图2 涂料中助剂 A含量与镍涂层表面电阻率的关系 当助剂
12、 A的质量百分数为 0 6 时，表 面电阻率 有最小值。这说明含镍涂层的导电性能不仅受涂料中 镍粉含量的影响，也受到镍粉在涂层 中的分散性 的影 响。镍粉的分散性越好，越易形成 良好的导电通路，涂 层的表面电阻率也越小。助剂 A为阴离子型分散剂，可以降低界面张力，促进镍粉在涂料中的均匀分散。但是由于镍粉的比重 比较大，助剂 A加入后体系的黏度有减小的趋势，所 以在涂料的配置过程中，镍粉的沉降现象比较严重，给 涂覆造成困难；而且在 以后的重复实验中发现，含助剂 A的镍涂料的表 面电阻率变化 比较大，导 电性能不稳 定，所以助剂 A不适合做屏蔽涂料。2 3 助剂 B对涂层导电性能的影响 在镍粉(质
13、量百分比为 7 0)与高分子胶黏剂混 合而成的涂料中添加不同质量份数的助剂 B，分别涂 覆织物表 面，涂层表面电阻率如图 3所示。图 3 涂料中助剂 B含量与镍涂层表面电阻率的关系 助剂 B质量百分数为 01 0 时，表面电阻率增 大，在 l O 一 1 5 时，表面电阻率急剧下降，在 1 5 处 取得最小值。继续加大助剂 B含量，涂层的表面电阻 率又有所上升。助剂 B为非离子型表面活性剂，其质量百分数为 01 0 时，尚不能将镍粉完全分散，因此镍粉会产生 团聚。且被助剂 B包覆，使导电通路产生部分阻断，所 以表面电阻率增大；而继续加大助剂 B的含量时，镍 粉被其充分分散，形成了良好的导电通路
14、，故表面电阻 率迅速下降。但是助剂 B加入过量后，会使体系黏度 增大，造成镍粉的分散困难，致使涂层的电阻率又随之 增大，而且体系黏度过大，涂覆困难，同样也影响样品 的导 电性能。所 以只有在助剂 B质量百分数为 1 5 时，才能得到 良好的导电性。添加质量百分数为 1 5 助剂 B后，虽然涂层 的表 面电阻率有 明显下降，且导电性能稳定，但是涂层干燥 后，表面硬脆容易断裂，有裂纹和漏洞。这不仅会对屏 蔽效能产 生影 响，而且织物服用性能差，所 以助剂 B 也不适合做屏蔽涂层织物 的助剂。2 4助剂 C对导电性能的影响 在镍粉(质量百分数为 7 0)与高分子胶黏剂混 合而成的涂料中添加不同质量份
15、数的助剂 C，分别涂 覆织物表面，涂层表面电阻率如图 4所示。图 4 涂料 中助剂 C含量与镍涂层表 面电阻率 的关系 助剂 c对涂料导电性的影响较大，在助剂 c的质 量百分数分别为 1 O、1 2、1 5 时涂层 的表面电 阻率分别为 9 8 0、8 9 8、9 8 O Q c m，均在 1 0 2 Q c m 以下。在涂覆过程 中，当助剂 C的含量过大时(质量 百分数为 1 5 以上)，涂料的黏度很大，流动性差，涂 料容易黏结在刷子上，造成涂覆困难。实验结果显示，当助剂 C质量百分数为 1 2 时，测得 的涂层表面 电 阻率最小，所以选取涂料 中助剂 C最佳含量为质量百 分数 1 2。添加
16、质量百分数 I 2 助剂 c的电磁屏蔽涂层织 物不仅导电性能优异，而且织物手感柔软，所以本实验 选取助剂 c作为制备电磁屏蔽涂层织物的助剂。2 5 含助剂 C单面与双面涂层织物屏蔽效能测试 将镍粉(质量百分数为 7 0)、助剂 c(质量百分 数为 1 2)与高分子胶黏剂混合制得的涂料，分别进 行涂覆，得到单面屏蔽涂层织物和双面屏蔽涂层织物，其屏蔽效能如图 5、图 6所示。口(下转第 l 1页)生!旦：苎呈 三 堂：蔓!塑 V o 1 3 7 N o 1 2 0 0 9 S H A N G H A I T E X T IL ES C IE N C E&T E C H N O L O G Y 上海
17、纺织科技 J 专题论坛 l 1 1 装在筘座脚上的拨叉随着筘座脚的摆动使棘轮撑 牙做往复运动，每一次动作撑动棘轮转动一个牙齿，转 动的棘轮传动一对变换齿轮和轮 系，最终带动卷取刺 毛辊转动，实现卷取。2 2 4 引纬机构 双向曲轴带动打梭转子转动，打梭转子通过击打 打梭鼻、压杆，使打梭棒随 同筘座绕摇轴摆动的同时，在确定的角度击打梭子，将纬纱引入梭 口，完成引纬。2 2 5开口机构 双向曲轴通过一对啮合齿轮带动踏盘轴、开口凸 轮转动，开口凸轮的转动控制开E l 转子、踏综杆上下摆 动，从而使综框带动经纱上下运动形成梭 口。2 2 6 送经机构 摇轴的往复运动带动经轴调节杆导脚摆动，通过 拉杆使
18、棘爪拨动棘轮，由送经齿轮带动盘片，将经纱送 出。经纱的送出量由摆动后梁的位置控制，摆动后梁 的位置由经纱张力调节。3 织造工艺 3 1 成品规格 经密 1 1 6根 1 0 c m，纬密 1 1 0根 1 0 c m；成 品尺 寸 1 0 3 c i n x1 0 3 c n l+1 0 C t l I x 4(边穗)。3 2 上机工艺参数 上机经密 1 0 5根 1 0 c m，上机 纬密 1 0 0根 1 0 c m；上机长度 l 1 4 c m，宽度 1 1 4 c m；总经根数 1 1 9 7，总纬根 数 1 1 4 0。上机边穗长度 1 3 c m。地组织 1 1平纹，边 组织 2
19、2方平，单侧边纱根数 2 4 根。3 3 技术要点 为保 留混纺纱线的风格，采用 了低线密度、低捻度 的双股纱线，纱线强力相对较低，为减少 织造断头，提 高生产效率和坯布质量，生产过程中采取了以下措施：(1)减少每一筘齿的经纱穿人数；(2)降低上机张力；(3)保证开 口清晰。4 结语 针对手工制品长期 以来 品种单一、纬密不能个性 化控制等问题，采用新型人力织机生产羊绒和大豆蛋 白纤维混纺披肩既能保留羊绒制品的品质，还可缓解 羊绒纤维的供需矛盾，满足 日益增长的需求。参考文献：1 李龙，李欢意 山羊绒制品工程 M 上海：东华大学出版社，2 0 04 5 1 0 9 I，I，l，l I，l ，I
20、 ，I ，(上接第 7页)罩 避 疆 睦 j J 】L J j I j 频率 M 图5 单面屏蔽涂层织物屏蔽效能(涂覆量为5 5 4 1 m g e m)j I 、J f*J 升 f 撑 I j F 一+J _ll 【_ 频 3 WMH z 图6 双面屏蔽涂层织物屏蔽效能(涂覆量为 1 2 5 0 0 m g c m )3 Ol 5 0 0 MH z 范围内，单面屏蔽涂层织物的屏蔽 效能 为 1 5 01 0 0 d B，双 面 屏 蔽 涂 层 织 物 可 达 6 2 0 4 7 1 d B。可以看出，双面屏蔽涂层的屏蔽效能 优于单面屏蔽涂层。单面涂层涂覆量比双面涂层涂覆 量小，涂层涂覆不均，
21、不能形成致密的屏蔽涂层，电磁波 容易在涂层薄弱部分透过，屏蔽效能不高。双面涂层涂 覆致密，可以反射和吸收波长很短的电磁波，屏蔽效能 好，且织物手感柔软，涂层牢 固，不易脆裂。3 结语(1)在高分子胶黏剂 和镍粉配 置的涂料 中，镍粉 含量在质量 比为6 0 时达到渗流阀值。根据导电性 能与涂层性能分析，选取质量百分数为7 0(体积份 数 1 9 1 )的镍粉制备导 电屏蔽涂料较好，此 时涂层 的表面电阻率为 8 4 3 X1 0 Q c m。(2)根据导电性能测试优选了助剂 C作为屏蔽涂 料的助剂，添加的质量百分数 为 1 2 ，此时涂层 的表 面电阻率为 8 9 8 Q c m。(3)在纯棉基布上制备了双面屏蔽涂层织物，涂 覆量为 1 2 5 0 0 mg c m。，屏蔽效能在 3 0l 5 0 0 MH z 范 围内可达 6 2 0 4 7 1 d B，3 0 MH z 时屏蔽率 9 9 9 2 ，1 5 0 0 M H z 时屏蔽率也可达 9 9 5 6，织物手感柔软，涂层牢固。参考文献：1 甘雪萍，等 电磁波屏蔽织物的发展现状 J 表面技术，2 0 0 6，3 6 (5)：4 85 0 2 丁世敬，等 电磁屏蔽材料研究进展 J 材料导报，2 O O 8，2 2(4)：3 0